DE2229012B2 - Wässrige, Benztriazol und ToIytriazol enthaltende Lösung mit die Korrosion von Metallen hemmender Wirkung - Google Patents

Description

Benztriazol (kurz: BT) und Tolyltriazol (kurz: TT) weisen folgende Strukturformeln auf:

N (Isomerengemische)

CH₃

TT

Aus der GB-PS 10 04 259 sind wäßrige Korrosionsinhibitoren bekannt, die ein Gemisch aus Benztriazol und Methylbenztriazol und einem Alkali-, Ammonium-, Amin- oder Alkanolaminsalz einer gesättigten Dicarbonsäure mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen enthalten. Abgesehen davon, daß diese Salze nicht die erforderliche Alkalität aufweisen, um die Löslichkeit von BT und TT in ausreichendem Maße zu erhöhen, ist dieser Druckschrift auch sonst kein Hinweis über die erhöhne Wasserlöslichkeit von Gemischen aus BT und TT 2:u entnehmen.

Die Wasserlöslichkeit von BT beträgt etwas weniger als 2 g/100 ml und die von TT etwas weniger als 0,5 g/100 ml. Die Verwendung von BT und TT als Korrosionsinhibitoren, beispielsweise in wäßrigen Kühlflüssigkeiten, wird durch diese geringe Wasserlöslichkeit erschwert. So ist beispielsweise eine relativ ungenaue und umständliche gravimetrische Dosierung dieser Stoffe erforderlich. Außerdem muß verstärkt auf das an sich teurere BT aufgrund seiner etwas besseren Wasserlöslichkeit zurückgegriffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, relativ konzentrierte wäßrige Lösungen von BT und TT zur Verfügung 2:u stellen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert. Prozent- und Teilangaben beziehen sich auf das Gewicht.

Die erfindungsgemäßen Lösungen haben den Vorteil, daß sie leicht volumetrisch dosiert werden können und als konzentrierte Lösungen in den Handel gebracht werden können. Außerdem können aufgrund der überraschenden höheren Löslichkeit der BT- und TT-Gemische auch größere Mengen des billigeren TT eingesetzt werden.

F i g. 1 ist. eine graphische Darstellung, die die

Wasserlöslichkeit von BT. TT und von Gemischt η von

ίο BT und TT bei 25° in Gramm pro 100 g Wasser zeigt (alle Temperaturen sind hier in "C angegeben, falls nichts anderes gesagt ist).

Fig.2 ist eine graphische Darstellung, die den Mindest-pH zeigt, bei dem sine 10%ige Lösung von BT, TT oder von Gemischen von BT und TT, die 10% Triazol oder Triazolzusammensetzung enthalten, in Wasser, das 10% Isopropanol enthält, erzielt werden kann.

Fig.3 ist eine graphische Darstellung, die den Mindest-pH zeigt, bei dem ein 10%iger Triazolgehalt erzielt werden kann, wenn man eine Kombination von 80 Teilen BT und 20 Teilen TT in Wasser und in verschiedenen Kombinationen von Wasser und Äthylenglykol verwendet

Fig.4 ist eine ähnliche graphische Darstellung wie Fig.3, sie zeigt aber den Mindest-pH, bei dem ein 10%iger Triazolgehali erzielt werden kann, wobei eine Mischung aus 80 Teilen BT und 20 Teilen TT in Wasser und in verschiedenen Wasser- und Isopropanolgemisehen verwendet wird.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Die Löslichkeiten von BT und TT in Wasser bei 25° wurden mit Hilfe von Lösungen bestimmt, die sich bei 25° im Gleichgewicht mit der Festsubstanz befanden.

Die Löslichkeiten von BT- und TT-Gemischen wurden bestimmt, indem man zunehmend sich ändernde Mengen von jeder Mischung zu bekannten Mengen Wasser gab und jede derartige Kombination von BT, TT und Wasser in einem geschlossenen Gefäß, eingetaucht in ein konstantes Temperaturbad, das bei 25° gehalten wurde, drehte. Man ließ das Gefäß 16 Stunden lang rotieren und die Löslichkeit der Lösung, die die höchste Konzentration an vollständig gelösten Feststoffen enthielt, wurde als die Wasserlöslichkeit einer jeden derartigen Mischung festgehalten. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in graphischer Form in F i g. 1 der beigefügten Zeichnungen enthalten. In F i g. 1 werden zwei Kurven gezeigt; Kurve A zeigt experimentell bestimmte Löslichkeiten von BT/TT-Gemischen und Kurve B zeigt die theoretischen maximalen Lösiichkeiten, berechnet aus der Löslichkeit in Wasser von BT und TT allein.

In einer idealen Lösung herrschen völlig gleichmäßige Kohäsionskräfte, d. h. wenn zwei Komponenten A und B im Lösungsmittel C vorliegen, so sind die Kräfte zwischen A und B, A und A bzw. B und B alle gleich. In einer solchen Lösung ist die maximale Menge von A und B, die im Lösungsmittel C gelöst werden kann, gleich der Summe der Löslichkeiten jeder Komponente allein im gegebenen Lösungsmittel. Da die Kräfte zwischen den Komponenten in einem Lösungsmittel nicht gleich sind, ist die tatsächliche Löslichkeit einer Mischung gewöhnlieh viel kleiner als die vorhergesagte Löslichkeit.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Kurven der experimentell bestimmten Löslichkeitswerte und die theoretischen Löslichkeits-Höchstwerte von BT/TT-Gemischen in

Wasser nicht gleichartig. Die experimentell bestimmte Löslichkeit der BT/TT-Gemische ist überraschend höher als die theoretische maximale Löslichkeit — auf der Basis der Wasserlöslichkeit von BT und TT allein — für Gemische, die 40% bis 98% BT und 60% bis 2% TT enthalten. Derartige Lösungen sind daher überraschenderweise als Zusätze für Kühlwasser geeignet Die überraschende Zunahme der Gesamtmenge an WTiTT-Gemisch, das bei einem gegebenen ETfTT-Verhältnis gelöst ist, zeigt die schraffierte Fläche zwischen den beiden Kurven an.

Vorläufige experimentelle NMR-Daten für das Isomeren-Verhältnis zeigen, daß das Isomerengemisch von Tolyltriazol ungefähr 40% 4-Methylbenztriazol und 60% 5-MetnyIbenztriazol enthält Durch Änderung des Isomeren-Verhältnisses im BT/TT-Gemisch könnte das Löslichkeitsmaximum der BT/TT-Mischung erhöht oder erniedrigt werden.

Wasserlöslichkeit von BT/TT-Gemischen bei 25°C

TT/BT-Verhältnis	Experimentelle	Theoretische maxi
	Löslichkeit	male Löslichkeit
	(g/100 ml)	(g/100 ml)
100/0	0,450	0,450
90/10	0^00	0,500
80/20		0,560
70/30		0,640
60/40	0,800	0,750
50/50	1,00	0,900
40/60	1,600	1,12
30/70	2,200	1,50
25/75	2,50	1,80
20/80	2,60	2,25
18,5/81,5		2,45
15/85	2,50	2,35
10/90	2,400	2,22
5/95	2,100
0/100	2,00	2,00

Beispiel 2

Eine 10 g Portion einer Mischung mis 80 Teilen BT und 20 Teilen TT wurde in 90 g Wasser suspendiert und eine 5 normale NaOH-Lösung in Wasser wurde tropfenweise unter Rühren zugegeben, bis die gesamte Festsubstanz in Lösung wnr. Man stellte fest, daß die zur Erzielung einer Lösung benötigte Natriumhydroxydmenge ungefähr 30% der Menge betrug, die theoretisch zur Neutraliderung der sauren Funktion der Triazolzusammensetzung benötigt wird; der pH der Lösung betrug 83.

Beispiel 3

Es wurde mehrmals wie oben in Beispiel 2 beschrieben verfahren, mit der Ausnahme, daß BT, TT und Gemische von BT und TT, jeweils 10 g, zu 90 g Wasser, das 10% Isopropanol enthielt,gegeben wurden; zu jeder derartigen Zusammensetzung gab man tropfenweise 5 normale KOH, bis sich alle Feststoffe lösten. Die Ergebnisse dieser Arbeitsweisen sind graphisch in Fig.2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, wo gezeigt wird, daß

(a) für 100% BT so viel 5 normale Kaiiumiiydroxydlösung zum Auflösen benötigt wurde, daß der pH auf etwa 7,7 anstieg;

(b) für ein 80/20-Gemisch von BT .aid TT so viel Kaliumhydroxyd benötigt wurde, da£ der pH auf etwa 7,75 angehoben wurde;

(c) für ein 50/50-Gemisch von BT und TT so viel Kaliumhydroxyd benötigt wurde, daß der pH auf etwai.l angehoben wurde; und

(d) für TT so viel Kaliumhydroxyd benötigt wurde, daß der pH auf etwa 8,8 angehoben wurde.

Beispiel 4

Es wurde mehrmals ähnlich wie in Beispiel 3 beschrieben verfahren, mit der Ausnahme, daß 10 g Portionen eines 80/20-Gemisches von BT und TT in 90 g Wasser oder Wasser, das verschiedene Mengen zugesetztes Äthylenglykol enthielt, gelöst wurden. Dann gab man 5 η Kaliumhydroxyd tropfenweise zu jeder Zusammensetzung, bis alle Feststoffe in Lösung gingen. F i g. 3 zeigt den pH, bei dem alle Feststoffe gelöst waren, als Funktion des dem Wasser zugesetzten Äthylenglykol-Prozentsatzes.

Beispiel 5

Es wurde mehrfach wie in Beispiel 4 beschrieben verfahren, mit der Ausnahme, daß 10 g Portionen einer 80/20 BT/TT-Zusammensetzung in 90 g Wasser oder in 90 g Wasser, zu dem verschiedene Mengen Isopropanol gegeben worden war, gelöst wurden. Fig.4 zeigt den pH bei dem vollständige Lösung erzielt wurde, als so Funktion des Prozentsatzes Isopropanol in Wasser.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

in ti· Patentansprüche:

1. Wäßrige, Benztriazol und Tolyltriazol enthaltende Lösung mit die Korrosion von Metallen hemmender Wirkung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mischung aus 40 bis 98 Prozent Benztriazol und 60 bis 2 Prozent Tolyltriazol, in der die Gesamtmenge an gelöstem Triazol eine Funktion des in der Lösung vorliegenden Benztriazol/Tolyltriazol-Verhältnisses ist, und 15 bis 30 Prozent derjenigen Menge an Natrium- oder Kaliumhydroxid, die theoretisch zur Neutralisierung der sauren Funktion des Gesamttriazols in der Lösung benötigt wird, enthält, wobei der Gesamttrinzolgehalt der Lösung über 5 Prozent liegt

2. Wäßrige Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 5 bis 20 Prozent Äthylenglykol oder Isopropanol enthält